Appunti tesi finale esame Laboratorio di progettazione ambientale

INDICE

1. RIFUNZIONALIZZAZIONE ED EFFICIENTAMENTO ENERGETICO SCUOLA DI PRIMO

GRADO “LAVAGNINI PIERACCINI”: INQUADRAMENTO……………………….2

2. RAPPORTO TRA ANALISI AMBIENTALI E SCELTE PROGETTUALI…………..4

-2.1 Schema della temperatura

-2.2 Carte solari

-2.3 Corona dei venti

-2.4 Verifica delle ombre

3. CONTROLLO DEL RUMORE AMBIENTALE…………………………………………….9

4. PROVVEDIMENTI A FAVORE DI SOGGETTI A MOBILITA’ RIDOTTA……….10

-4.1 Verifica Accessibilità

-4.2 Accessi all’edificio e percorsi pedonali

5. SCUOLA COME HUB……………………………………………………………………………11

6. ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI………………………………………………………12

-6.1 Impianto Fotovoltaico

-6.2 Impianto solare termico

7. CENTRALE TERMICA CON POMPA DI CALORE…………………………………….15

-7.1 Normativa di riferimento

-7.2 Dimensionamento

8. IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE E TRATTAMENTO ARIA…………………..16

-8.1 Caratteristiche e dimensionamento

-8.2 Dimensioni Centrale Frigorigena

-8.3 Dimensionamento UTA (Unità di Trattamento dell’Aria)

9. PROGETTO ANTINCENDIO…………………………………………………………………19

-9.1 Descrizione Progetto

-9.2 Progettazione antincendio: Vie di esodo

10. IMPIANTI IDRICO-SANITARI……………………………………………………………..24

11. VERIFICA DELLE PRESTAZIONI ACUSTICHE DELL’EDIFICI……………………24

-11.1 Calcolo isolamento acustico di facciata (D2m,n,Tw)

-11.2 Potere fonoisolante dei divisori – Pareti (Rw)

12. ANALISI TERMICA, IGROMETRICA E DINAMICA INVOLUCRO OPACO………………………28

-12.1 Metodo e strumenti di verifica

-12.2 Verifica con TherMus G

-12.3 Materiali utilizzati con certificazioni CAM e schede tecniche

13. VERIFICA DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE, OTTICHE E SOLARI DELLE VETRATE…..49

-13.1 Domotica per l’apertura delle finestre

- 13.2 Simulazione Luce naturale Revit

- 13.3 Simulazione con Relux

14. ANALISI DEL COMFORT E DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DELL’UFFICIO…………..52

15. VERIFICA DEI CAM………………………………………………………………………………………………..53 1

1. RIFUNZIONALIZZAZIONE ED EFFICIENTAMENTO ENERGETICO SCUOLA DI PRIMO

GRADO “LAVAGNINI PIERACCINI”: INQUADRAMENTO. Inquadramento del sito di intervento.

La presente relazione costituisce la sintesi del progetto di rifunzionalizzazione ed efficientamento nella Scuola

d’Infanzia, Primaria e Secondaria di primo grado “Lavagnini Pieraccini”, situata in Viale Spartaco Lavagnini n. 35 a

Firenze. Le osservazioni qui riportate sono di carattere generale e si basano sulla valutazione eseguita tramite la

lettura della relazione tecnica redatta precedentemente per il fabbricato.

Durante lo studio preliminare è stato innanzitutto verificata la disponibilità di documentazione relativa alla scuola

ma, data la scarsità di informazioni abbiamo preso come base di rilievo e di stratigrafie il documento redatto

precedentemente per le verifiche di vulnerabilità sismica e stesura di linee guida per gli interventi di adeguamento

sismico degli edifici scolastici del comune di Firenze.

Il progetto per la rifunzionalizzazione ed efficientamento energetico, in sunto, si pone questi scopi:

- Rifacimento della facciata principale;

- Abbassamento del livello del suolo (A) con realizzazione di rampa per accesso al livello e creazione di

aperture sulle facciate adiacenti alle murature che delimitano tale spazio;

- Modifica percorso di accesso alla palestra (I);

- Ribassamento del livello del suolo (B) tra le aule e la palestra con realizzazione di un piano aggiuntivo

(utilizzato come locale tecnico) e riadattamento del collegamento (C) alla palestra attraverso la realizzazione

di un percorso sospeso coperto;

- Riduzione della larghezza della copertura (D) con adattamento di una serra;

- Realizzazione di coperture verdi (E);

- Rimozione vano macchine ascensore(F);

- Cambio di destinazione d’uso per gli ambienti riservati agli alloggi del custode con locali tecnico;

- Realizzazione di linee salvavita nella copertura;

- Efficientamento energetico per quanto riguarda elementi di chiusura verticali interni ed esterni e chiusure

orizzontali interne ed esterne;

- Realizzazione di una UTA;

- Rifacimento impianti di aerazione e riscaldamento; 2

- Implementazione di pannelli fotovoltaici sulla copertura (G);

- Rifacimento facciate;

- Adozione di nuove tecnologie

- Riorganizzazione degli spazi di accesso ed esterni all’edificio(H) Inquadramento del sito di intervento. 3

2. RAPPORTO TRA ANALISI AMBIENTALI E SCELTE PROGETTUALI

-2.1 Schema della temperatura Grafico illustrante le temperature medie durante l’anno, in grigio la fascia temperatura di comfort.

-2.2 Carte solari 21 dicembre ore 8.00 4

21 dicembre 12.00

21 dicembre ore 16.00 5

21 giugno ore 8.00

21 giugno ore 12.00 6

21 giugno 0re 16.00

Questi dati ci hanno aiutato nella progettazione del sistema di rivestimento e schermature esterno delle facciate e

al corretto posizionamento dei pannelli fotovoltaici. In particolar modo abbiamo ritenuto che, grazie all’

esposizione sempre al sole, il solaio di copertura ultimo potesse essere adibito alla posa di pannelli fotovoltaici in

modo agevole essendo calpestabile, piano e facilmente accessibile per la manutenzione ordinaria.

-2.3 Corona dei venti Corona dei venti il 21 dicembre

Corona dei venti 21 dicembre: mostra la provenienza dei venti dalle direzioni est, sud-est, ovest, nord-ovest con

una temperatura relativamente bassa e velocità medio bassa, ma per un numero di ore considerevole durante la

giornata. 7

Corona dei venti il 21 giugno

Corona dei venti 21 giugno: sono unicamente provenienti da sud-ovest. Sono venti intensi, caldi e con una

velocità più elevata.

-2.4 Verifica delle ombre Verifica delle ombre in relazione alla posizione del sole\ le ore principali della giornata 8

3. CONTROLLO DEL RUMORE AMBIENTALE

Secondo la classificazione acustica del Piano Comunale di Firenze, il sito di intervento (evidenziato) si trova

in un’area di Classe IV (65-55dBA)

In relazione allo studio sulla classificazione acustica inerente al nostro lotto, abbiamo deciso di inserire a livello

progettuale nella facciata principale anche un isolante acustico in modo da limitare i rumori all’interno della

scuola e di prevedere un restringimento della carreggiata visibile da masterplan per mantenere più distanti le

automobili e garantire inoltre sicurezza agli alunni, oltre che uno spazio che li possa accogliere all’arrivo prima

dell’entrata. 9

4. PROVVEDIMENTI A FAVORE DI SOGGETTI A MOBILITA’ RIDOTTA

-4.1 Verifica Accessibilità Indicazione nel masterplan delle rampe.

L’edificio risulta totalmente accessibile. Non vi sono spazi raggiungibili con scale che non lo siano tramite

ascensore e anche per quanto riguarda l’esterno le soluzioni proposte prevedono rampe e/o terreno con

pendenza sempre minore dell’8%

Tutti corridoi sono stati verificati, mantengono sempre una larghezza come da normativa maggiore di 1,50m.

Ugualmente, i bagni hanno sempre almeno un wc dedicato, con larghezze adeguate ad utenti in carrozzina.

Indicazione in pianta tipo dei bagni con dimensioni adeguate come da normativa. 10

-4.2 Accessi all’edificio e percorsi pedonali Masterplan con indicati i percorsi principali percorribili all’interno e all’esterno della scuola.

1: Percorso ciclabile: percorso che passa davanti alla scuola e che permette il raggiungimento dell’edificio anche

attraverso una tipologia non inquinante di trasporto.

2: Percorso pedonale: percorso che, grazie alla diminuzione della carreggiata è stato allargato così da permettere

lo stazionamento delle persone non in prossimità della strada e del viale.

3: Percorsi interni: percorsi che gli studenti possono effettuare senza alcun intralcio di barriere architettoniche. In

corrispondenza del numero 3 abbiamo anche previsto per le emergenze un’entrata della auto-mediche.

5. SCUOLA COME HUB

Durante la fase di programmazione e studio per il piano di rifunzionalizzazione è stata scelta la possibilità di poter

utilizzare la scuola come hub negli orari in cui non sono presenti le lezioni frontali degli studenti dalle ore 17.00. Il

locale dedicato alle possibilità di ospitare attività extra curriculari è la palestra dove si potranno svolgere attività

di allenamento e sportive extrascolastiche e dove, data la predisposizione di un’entrata alternativa (rampa), sarà

possibile recarsi anche a scuola chiusa. 11

6. ENERGIA DA FONTI RINNOVABILI

“I progetti di interventi di nuova costruzione [...] devono garantire che il fabbisogno energetico complessivo

dell’edificio sia soddisfatto da impianti a fonti rinnovabili o con sistemi alternativi ad alta efficienza cogenerazione

o trigenerazione ad alto rendimento, pompe di calore, etc.) che producono energia all’interno del sito stesso

dell’edificio per un valore pari ad un ulteriore 10% rispetto ai valori indicati dal decreto legislativo 28/2011, allegato

3, secondo le scadenze temporali ivi previste” (DM 11 ottobre 2017 Criteri ambientali mi- nimi per l’affidamento di

servizi di progettazione e lavori per la nuova costruzione, ristrutturazione e manu- tenzione di edifici pubblici - 2.3.3.

Approvvigionamento energetico, p. 17).

-6.1 Impianto Fotovoltaico

Calcolo della potenza dell’impianto

“[...] 3. Nel caso di edifici nuovi o edifici sottoposti a ristrutturazioni rilevanti, la potenza elettrica degli impianti

alimentati da fonti rinnovabili che devono essere obbligatoriamente installati sopra o all’interno dell’edificio o nelle

relative pertinenze, misurata in kW, è calcolata secondo la seguente formula:

P (kW) = 1/k x S

dove S è la superficie in pianta dell’edificio al livello del terreno, misurata in m2, e k è un coefficiente (m2/kW) che

assume i seguenti valori: [...] c) K = 50, quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è presentata dal 1° gennaio

2017 [...]” (DL 28/2011 Allegato 3 - Obblighi per i nuovi edifici o gli edifici sottoposti a ristruttura- zioni rilevanti,

comma 3).

Pertanto, prendendo in considerazione i dati di progetto si ha: 1/50 x 1410 mq = 28.2 kW

Calcolo manuale della superficie occupata dai pannelli fotovoltaici

Si stima che, alla nostra latitudine, per 1kWp sono necessari circa 6 mq di pannelli, pertanto si ha che:

28.2 kWp x 6 = 84.6 mq

Nel progetto i pannelli fotovoltaici sono collocati sui tetti giardino grazie all’utilizzo della tecnologia di montaggio di

Daku. I pannelli lavorano alla loro massima efficienza con temperature intorno ai 25°, ed il tetto giardino è in grado

di mantenere la temperatura dell’estradosso relativamente bassa, migliorando così le prestazioni.

Tetto giardino calpestabile raggiungibile in ascensore o scale 280 mq

Tetto giardino non calpestabile ma raggiungibile per la manutenzione dove abbiamo collocato l’impianto

fotovoltaico: 850 mq

Tetto giardino non calpestabile e non raggiungibile collocato nel vano centrale della copertura: 360 mq

Superficie totale occupata da pannelli fotovoltaici = 490 mq

Calcolo della superficie occupata dai pannelli fotovoltaici con il software Pvgis

In Pvgis i dati di ingresso richiedono la potenza di picco nominale P (kW ) del sistema fotovoltaico.

pk p

Per poter calcolare tale dato, è necessario conoscere la superficie A di pannelli PV.

pv 12

Si può calcolare partendo dal rendimento nominale alle condizioni standard di laboratorio eff del pannello

nom

fornito dal produttore, mediante la seguente formula:

P = A x eff (kW ) da cui A = P / eff (mq)

pk pv nom p pv pk nom

Effnom = 400/1000= 0.4

Apv = 1000 / 107 = 9.3

Ppk = 9.3 x 0.4 = 3720 W Grafici e dati estrapolati con software Pvgis.

-6.2 Impianto solare termico

Nonostante la scuola di primo grado non fosse un edificio di nuova costruzione abbiamo trattato l’innesto di energia

fotovoltaica come se lo fosse, in rispetto della norma per l’efficientamento energetico degli edifici di nuova

costruzione.

“1. Nel caso di edifici nuovi [...] gli impianti di produzione di energia termica devono essere progettati e realizzati in

modo da garantire il contemporaneo rispetto della copertura, tramite il ricordo ad energia prodotta da impianti

alimentati da fonti rinnovabili, del 50% dei consumi previsti per l’acqua calda sanitaria e delle seguenti percentuali

della somma dei consumi previsti per l’acqua calda sanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento: [...] c) il 50%

quando la richiesta del pertinente titolo edilizio è rilasciato dal 1° gennaio 2017.

2. Gli obblighi di cui al comma 1 non possono essere assolti tramite impianti da fonti rinnovabili che producano

esclusivamente energia elettrica, la quale alimenti, a sua volta, dispositivi o impianti per la produzione di acqua

calda sanitaria, il riscaldamento e il raffrescamento” (DL 28/2011 Allegato 3 - Obblighi per i nuovi edifici o gli edifici

sottoposti a ristrutturazioni rilevanti, comma 1 e 2). 13

Secondo quanto si legge nello stesso allegato, per gli edifici pubblici le percentuali definite devono essere

incrementate del 10%. Allegato per la stima L/bambino nelle scuole.

I pannelli devono essere orientati a sud per una prestazione del 95-100 %. L’inclinazione

ottimale per i pannelli deve essere per ACS pari alla latitudine (es. 44°).

Alle nostre latitudini per produzione di ACS si stima che occorra circa 1mq di pannello a

persona.

Schema impianto ACS. 14

7. CENTRALE TERMICA CON POMPA DI CALORE

-7.1 Normativa di riferimento Schema impianto ACS.

Per le scuole il carico frigorifero è tra i 160 e i 250 W/m²

-7.2 Dimensionamento

Dimensionamento delle unità

Superficie totale calpestabile= 5902 m2

Carico per scuole :120 W/m²

(valore min) 59020 x 120 = 7082400 = 708 kW

Per soddisfare la potenza abbiamo scelto la NS_H Pompa di calore aria-acqua ad installazione esterna, con

potenza frigorigena di 730KW Pompa NS_H.

Dimensionamento della centrale termica

Superficie di competenza (Ns_h) 5.75 X 2.2 m = 12.70 m2

Sezione netta di ventilazione

La sezione netta di ventilazione S vent (m2 dei condotti e delle griglie di ingresso e uscita o delle aperture in

facciata, può essere determinata con la seguente formula empirica:

Svent=0,03 x Pn (kW) m² = 0,03 x 945 kW = 28.35m2 15

Pianta tipo con indicazione dei locali tecnici predisposti nella scuola.

8. IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE E TRATTAMENTO ARIA

Normativa di riferimento:

-UNI EN 13779:2008

È la principale norma che si applica alla progettazione e alla realizzazione dei sistemi di ventilazione e

climatizzazione per gli edifici non residenziali adibiti all’occupazione umana, definisce i principali parametri

rilevanti per tali impianti.

-UNI EN 16798-1:2019

-8.1 Caratteristiche e dimensionamento

Ci sono tre maniere di calcolare i carichi termici per il dimensionamento degli impianti di climatizzazione:

Tabella con potenze di carichi e ricambi d’aria in base alle destinazioni d’uso.

1) Calcolo da effettuare in base alla superficie netta del fabbricato di 5464 m2 (escludendo quindi i vani da non

climatizzare come: vani scala, ascensori e vani tecnici) 16

-Affollamento 0,09 x 5464m2 = 492 persone

-Ricambio aria (solo ventilazione) = 40 m3/h/pers. x 492 = 19 680 m3/h

-Carico termico in inverno = 100 W/m2 x 5464 m2 = 546 400 W = 546 kW

-Carico termico in estate (frigorifero) = 150 W/m2 x 5464 m2 = 819 600 W = 819 kW

Tabella dei carichi termici invernali e frigoriferi previsti in %.

2) Calcolo da effettuare in base al volume del fabbricato di 24 592 m3

-Carico termico in inverno = 45 W/m3 x 24 592 m3 = 1 106 kW

-Carico termico in estate = 30 W/m3 x 24 592 m3 = 731 kW

Ipotesi di ricambi d’aria per ogni ora (n in volumi ambiente/ora (h-1):

-Solo ventilazione n = da 2,5 a 3

-Climatizzazione estiva n = da 4 a 6

3) Calcolo portata d’aria: D.M. 18 dicembre 1975 ‘Ricambio d’aria in locali scolastici’. 17

La portata d’aria in circolo M (m3 /h) è data da:

M = n x Volume climatizzato dell’edificio (24 592m3)

Con M (m3 /h), si determina la Potenzialità frigorigena (Qfrig), con questa formula:

Qfrig = M x 0,008 (kW)

Quindi:

Avendo come ricambio d’aria n= 8 h-1

-Porta aria di climatizzazione 24 592 m3 x 7 = 172 144 m3 /h

-Carico termico in estate = 24 592 m3 /h x 0,008 = 197 kW

Per grandi edifici, il lavoro di trattamento dell’aria è ripartito su più macchine frigorifere. Per esempio se dai

calcoli risulta un wattaggio di 800kW è necessario ripartirlo tra 2 macchine da 400kW.

-8.2 Dimensioni Centrale Frigorigena:

Per calcolare l’ingombro totale della macchina condensata ad acqua (compresi lo spazio di manutenzione,

quadri elettrici, pompe…)

S. frigo= Sfrigo = 1,5 [6 + (Pn (kW)/50)] = 1,5[6 + (861 kW/ 50)] (m2) = 35 m2

Per calcolare l’ingombro della torre evaporativa:

S. torre = 3 + [Pn (kW)/100] (m2) = 3 + [861 kW) /100] (m2) = 12 m2

Le centrali verranno posizionate sul tetto nella parte accessibile solo al personale per la manutenzione delle

apparecchiature.

-8.3 Dimensionamento UTA (Unità di Trattamento dell’Aria)

Per motivi funzionali, la velocità di attraversamento della macchina da parte dell’aria non deve superare 3 m/s

con valori ottimali all’incirca di 2,5 m/s.

Se recuperiamo il risultato del calcolo della portata d’aria possiamo dimensionare le UTA a seconda dello

schema di cui necessitiamo:

Schema Uta a sezioni sovrapposte.

Oltre alle dimensioni della macchina, occorre considerare l’ingombro delle condotte e la necessità di lasciare

spazi per la manutenzione di filtri e batterie. In linea di principio la larghezza laterale libera sul lato

manutenzione deve essere pari alle dimensioni trasversali del componente, se possibile aumentate del 30- 50%. 18

9. PROGETTO ANTINCENDIO

Le principali norme di tipo orizzontale, ovvero che riguardano trasversalmente tutte le attività, e le norme di tipo

verticale, ovvero che riguardano una attività progettuale di specifico interesse per l’architetto (es. edilizia

scolastica, residenze, uffici ecc.), sono:

- D.M. 30 novembre 1983 Termini, definizioni generali e simboli grafici di prevenzione incendi (ag- giornamento con

DM agosto 2015 Codice di Prevenzione incendi);

- D.M. 9 marzo 2007 Prestazioni di resistenza al fuoco delle costruzioni nelle attività soggette al con- trollo;

- D.P.R. 1° agosto 2011, n. 151 Regolamento recante semplificazione della disciplina dei procedi- menti relativi alla

prevenzione incendi;

- D.M. 3 agosto 2015 Approvazione di norme tecniche di prevenzione incendi (Codice).

La normativa antincendio è spesso soggetta ad aggiornamenti e modifiche: ne è un chiaro esempio il D.M. del 12

aprile 2019 che modifica il Codice di Prevenzione Incendi regolato dal D.M. del 3 agosto 2015.

Il D.M. del 12 aprile 2019, detto anche D.M. Antincendio, prevede che le norme tecniche di prevenzione incendi si

applichino alla progettazione, alla realizzazione e all’esercizio delle attività elencate nell’Allegato I del D.P.R.

151/2011, ossia il regolamento di prevenzione incendi, il quale individua le attività soggette ai controlli di

prevenzione incendi e disciplina, per il deposito dei progetti, per l’esame dei progetti, per le vi- site tecniche, per

l’approvazione di deroghe a specifiche normative, la verifica delle condizioni di sicurezza antincendio.

La valutazione del rischio d’incendio rappresenta un’analisi della specifica attività, finalizzata all’individua- zione

delle più severe ma credibili ipotesi d’incendio e delle corrispondenti conseguenze per gli occupanti, i beni e

l’ambiente.

La regola tecnica verticale V.14 per edifici civili (edifici destinati prevalentemente ad abitazione includenti anche

attività artigiane o commerciali, magazzini, attività professionali, uffici, scuole ecc.) reca disposizioni di prev.

incendi riguardanti gli edifici destinati prevalentemente a civile abitazione di altezza antincendio > 24 m.

Nell’elaborazione di un piano antincendio dobbiamo tener conto di vari fattori:

- Capacità di compartimentazione in caso d’incendio: l’attitudine di un elemento costruttivo a con- servare, sotto

l’azione del fuoco, oltre alla propria stabilità, un sufficiente isolamento termico ed una sufficiente tenuta ai fumi e

ai gas caldi della combustione, nonché tutte le altre prestazioni se richieste (è una difesa passiva attua al fine di

limitare la propagazione dell’incendio). Questa verifica diventa obbligatoria al superamento di 6000mq.

- Capacità portante in caso di incendio: l’attitudine della struttura, di una parte della struttura o di un elemento

strutturale a conservare una sufficiente resistenza meccanica sotto l’azione del fuoco con riferimento alle altre

azioni agenti;

- Compartimento antincendio: ossia parte della costruzione organizzata per rispondere alle esigenze della sicurezza

in caso di incendio e delimitata da elementi costruttivi idonei a garantire, sotto l’azione del fuoco e per un dato

intervallo di tempo, la capacità di compartimentazione;

- Comportamento al fuoco: l’insieme di trasformazioni fisiche e chimiche di un materiale o di un elemento da

costruzione sottoposto all’azione del fuoco. Il comportamento al fuoco comprende la resistenza al fuoco delle

strutture e la reazione al fuoco dei materiali;

- Filtro a prova di fumo: vano delimitato da strutture con resistenza al f